La discussion du cas en grand groupe

Óxido de Alumínio fundido:

Segundo Salmon (1992), para a fabricação desse abrasivo, primeiramente é extraído da bauxita o óxido hidratado de alumínio e então esse óxido é calcinado. Depois, é misturado ao coque e levado a um forno. Ao sair do forno, o material é deixado para esfriar por alguns dias e, depois, moído e lavado. A dureza desse abrasivo cresce com a pureza que é conseguida no mesmo. Segundo Marinescu et al. (2004), as propriedades desse abrasivo são obtidas no processo do forno e trituração.

Dependendo do processo ou da composição química, existem diversos tipos de óxidos de alumina. Entretanto, uma característica geral é a baixa condutividade

térmica, propriedade intrínseca, que se torna um fator limitante no processo de retificação (Marinescu et al., 2004).

O óxido de alumínio fundido é amplamente usado para usinagem das ligas de baixa usinabilidade e das altas ligas de aço. Há várias técnicas para modificar as propriedades, o tratamento térmico com sílica, por exemplo, proporciona adesão ao grão em relação ao ligante resinóide. Outros tratamentos térmicos, como adição de elementos de liga, podem aumentar a friabilidade (Salmon, 1992).

Óxido de Alumínio (Al2O3):

O óxido de alumínio é o abrasivo convencional mais empregado nas operações de retificação atualmente. Ele é o mais duro dos óxidos e é possível encontra- lo no mercado em diversas formas e tamanhos. Em 1900, Charles Jacobs funcionário da empresa Ampere Electro-Chemical Co. produziu o primeiro óxido de alumínio sintético pelo processo de eletro fusão da bauxita (Shaw, 1996).

Segundo King e Hahn (1992) o óxido de alumínio é o abrasivo que apresenta menor dureza, entretanto é o mais resistente ao impacto. Sua estrutura é baseada no α-Al2O3 e várias misturas. Entre os materiais adicionados ao óxido de alumínio destacam-se os óxidos de ferro, titânio e cromo.

Segundo Marinescu et al. (2007) existem diversos tipos de óxidos de alumínio, entretanto, uma característica geral é a baixa condutividade térmica, propriedade intrínseca, que se torna um fator limitante no processo de retificação. A dureza desse abrasivo cresce com a pureza que é conseguida no mesmo (Salmon, 1992). Dependendo de sua pureza e da preparação do abrasivo, esse tipo de grão pode ser tanto afiado como formado de um bloco. Grãos com formato de bloco possuem alta resistência ao impacto e são melhores para operações de remoção pesada de material. Já os grãos mais afiados minimizam a força nos grãos e minimizam o volume da perda de grão por fratura (Brian, 2009).

Segundo Salmon (1992), o óxido de alumínio cerâmico é feito pelo processo sol-gel. O processo usado em sua manufatura produz um cristal sólido de óxido de alumínio com pouca friabilidade, em relação ao óxido de alumino fundido. Entretanto, o poder de corte é maior.

Óxido de Alumínio Cerâmico:

Este é feito pelo processo sol-gel. O processo usado na manufatura do óxido de alumínio cerâmico produz um cristal sólido de óxido de alumínio com pouca friabilidade, em relação ao óxido de alumínio fundido. Entretanto, o poder de corte é maior (Salmon, 1992).

O processo sol-gel, segundo Webster & Tricard (2007), compreende a precipitação de uma solução de óxido de alumínio mono hidratado, originando um gel, que então é seco e queimado para formar alumina α. A solução inicial deve conter até 15% de dióxido de magnésio, titânio, magnésia e zircônia. Esses aditivos são adicionados para melhorar as propriedades como tenacidade à fratura, dureza, friabilidade, entre outros.

Ainda segundo esses autores, uma vez formado o gel, deve ser dado uma forma a ele. Então o mesmo é prensado, modelado, extrusado e cuidadosamente seco para formar um corpo sólido. Então, é calcinado e colocado em um forno para remover os materiais voláteis. O material calcinado é sinterizado pelo calor até toda alumina mono hidratada se transformar em alumina α. Depois, pode ser moído e triturado para formar os grãos.

Os rebolos de sol-gel são mais usados em retificação robusta. A combinação da cerâmica com o óxido de alumínio fundido tende a produzir um rebolo mais suscetível à retificação de ultra-precisão. Dessa forma, o rebolo passa a possuir um alto nível de corte e ação agressiva, além de assegurar qualidade de forma à peça e vida longa a si mesmo. As propriedades do grão de sol-gel são completadas pela friabilidade do óxido de alumínio fundido (Salmon, 1992).

Óxido de Alumínio Branco:

Alumina branca é o grau mais popular para abrasivis de tamanho microscópio. Para ser produzida em escala de micron, alumina é moída depois de ser esmagada e então separada em dois tamanhos diferentes usando o processo de decantação. Isto consiste em passar lodo abrasivo e água por uma série de colunas verticais. A largura das colunas é ajustada para produzir um fluxo que diminua sua velocidade progressivamente de coluna em coluna. O processo é efetivo até 5µm e também é utilizado para o carbeto de silício.

Carbeto de Silício (SiC):

Segundo Salmon (1992), o SiC foi o primeiro abrasivo a ser manufaturado. Em 1981, Dr Edward misturou coque e areia e levou a mistura a um forno para ser fundida. Ele obteve o carborundum, uma mistura de carbono e corundum que era composta por 60% de sílica e 40% de coque. Marinescu et al. (2004) relatam que, para aumentar a porosidade da mistura, foi adicionado serragem e também sal como catalisador para ajudar na purificação do SiC, removendo as impurezas de ferro. Depois que o material sai do forno ele é quebrado e triturado e, então, separado por tamanho.

Salmon (1992) ainda relata que o SiC é usado para a usinagem de carbeto de tungstênio, ferro fundido, mármore e carâmicas, alumínio, titânio, latão e cobre. É um abrasivo bastante duro e tem uma forma agressiva que ajuda na penetração em superfícies de certos materiais macios como os aços de baixa resistência à tração, alumínio, ligas de cobre, plásticos, borracha, entre outros. Além disso, seu coeficiente de expansão térmica é bastante pequeno (Marinescu et al., 2004).

Salmon (1992) também define outros tipos principais de grãos de carbeto de silício:

 Carbeto de silício impuro preto: é usado em operações de desbaste. Segundo Marinescu et al.(2004), possui menos de 95% de SiC e é aplicado na retificação de ferro fundido, alumínio, bronze e vidro.

 Carbeto de silício puro verde: é mais friável e proporciona usinagem com menor geração de calor, sendo a retificação mais precisa em materiais duros e sensíveis termicamente. Segundo Marinescu et al.(2004), estes apresentam elevada pureza (97-99%); são de difícil produção, elevado custo e aplicados na usinagem de carbonetos sinterizados.

 Carbeto de silício preto com óxido de alumínio branco: fabricado com ligante vitrificado, seu grão apresenta elevada dureza e friabilidade, devido ao carbureto de silício e baixa tenacidade, porém alta dureza, advindos do óxido de alumínio, constituindo-se em uma combinação desses grãos em sua composição.

Entretanto, ainda segundo esses autores, o diamante, uma forma metaestável do grafite em pressões normais, tende a transformar-se em grafite a temperaturas relativamente baixas: 700ºC no ar e 1500ºC em meio a uma atmosfera inerte. Com base nisso, Sreejith & Ngoi (2000) relatam que, apesar do diamante e CBN

terem estruturas cristalinas semelhantes, o diamante sofre grafitação na usinagem de aço. Salmon (1992) descreve o processo industrial para a manufatura do diamante sintético. Segundo o autor, utilizam-se pressões na casa de 55000 a 130000 bar e temperaturas de 1400 a 2500 oC. A interface catalítica de metal é um ponto muito importante nesse processo. Primeiramente, foi usado o ferro e depois cromo-cobalto, magnésio, níquel, platina, entre outros. Diferentes temperaturas, solventes e pressões produzem os tipos de diamantes sintéticos. Em certos casos, o revestimento metálico do diamante com cobre ou níquel proporciona melhor ligação mecânica e também caminho para o fluxo de calor gerado durante a retificação, particularmente em usinagem a seco. Dessa forma, o diamante é usado na usinagem de carbeto de tungstênio, pedras naturais, granito, concreto, cerâmicas e cermet.

Segundo Marinescu et al. (2004), o diamante sintético domina na fabricação de rebolos, mas o diamante natural ainda é o preferido para as ferramentas de dressagem e perfilamento.